水电站大坝混凝土的温度控制
2011-10-26新疆乌鲁木齐葛洲坝新疆工程局有限公司何玉平
新疆乌鲁木齐葛洲坝新疆工程局(有限公司) 何玉平
水电站大坝混凝土的温度控制
新疆乌鲁木齐葛洲坝新疆工程局(有限公司) 何玉平
一、工程概况
本文,笔者以某水力发电站为例。该水力发电站属于大型的工程,以发电为主,兼有防洪、养殖、旅游和畦灌等综合效益,蓄水库具备相对的调节能力。蓄水库仓容为149.14×108m3,电站装机容积为6×700MW。大坝由43个坝段及左岸坝肩推力墩组成,以22#、23#坝段横缝为界,分为左、右岸两个标段。本标为左岸大坝标,施工范围为23#~43#坝段及局部水垫塘水泥浇筑。
二、大坝混凝土温度控制问题
该水力发电站大坝为水泥拱坝,鉴于工期紧以及施工强度高的特点,其温控要求也相当严格。大坝水泥在温控方面的困难程度表现在以下几方面。
1. 大坝水泥使用的是C18045、C18040,水泥强度高,水泥的无上温度较难控制,特别是在高温季节施工时。
2. 由于二期冷却在水泥的短龄期内,而水泥内士敏土水合热没有绝对开释,加上拱坝边坡陡峻,容易发生横缝压缝现象。这为二期冷却带来了很大的困难。
3. 大坝工程所处地区的昼夜温差较大,新浇水泥外表较易受外界空气温度变动影响,进而导致开裂。
4. 舱面使用的是平层法浇筑,水泥显露时间较长,水泥浇筑时,舱面温升较难控制。
三、大坝混凝土温控分区
该工程的大坝水泥分为基础强约束区、基础弱约束区和非约束区三类。强约束区为h=(0~0.2)L内的混凝土,弱约束区为(0.2~0.4)L内的混凝土,非约束区为0.4L以上的混凝土,其中L为坝块基础长边的长度。依据施工总进程规划安置及温控标准要求,经温控计算剖析基础强弱约束区水泥全年需求预冷水泥。非基础强弱约束区的水泥浇筑除12月、1月可以天然入仓外,剩下月份均需使用预冷水泥。上部3m层厚浇筑层采取开始的冷却处理办法,控制水泥无上温度,以满足预设的要求。
四、大坝混凝土温控处理办法
1. 合理安排施工顺序。因为在大坝水泥施工时,对于基础约束区水泥、底孔、中孔和表孔等结构部位,在预设规定的间歇期内平均升涨,薄层长间歇没有显露出来,而剩下部位基本做到短时间内平均升涨,要扼制整个大坝无上与最低坝段高差不大于30m。对于基础约束区水泥施工,尽量在10月至次年3月温度较低时候浇筑,对各环节的温控效果进行严格控制。
2. 优化配比。预设浇筑大坝水泥前,先对混凝土施工配比进行相关的优化预设。水泥施工中采取合理的处理办法来优化水泥的配比,保障水泥的极限拉伸值(或抗拉强度)、施工匀质性指标及强度保障率。
3. 降低出机口温度和浇筑温度。
(1)控制出机口温度。降低水泥出机口温度,将水泥从机口至舱面遮盖前水泥温度回升系数控制在0.25以内。
(2)水泥运送过程温度的控制。为了有效地减低水泥在运送过程中的温度回升,可以在施工中增强管理,并加快水泥的入仓速度,以减少运送过程中的温度回升。
(3)水泥浇筑过程中温度的控制。为了有效地减少预冷水泥的温度回升,在高温下浇筑水泥要在舱面喷雾,以降低舱面温度。同时,优选施工设施,尽可能地使用机械化操作,严格控制水泥运送时间和舱面浇筑坯遮盖前的显露时间,加快水泥入仓速度和遮盖速度,降低水泥浇筑温度,以此降低坝体无上温度。
4. 水泥浇筑分层及层间间歇的控制。
(1)水泥分层浇筑。浇筑层厚依据温控、结构和立模等条件进行选定,对于大坝河槽坝段基础强约束区浇筑层厚,4月至9月半大于1.0m,10月至翌年3月半大于1.5m,弱约束区浇筑层厚1.5m,非约束区浇筑层厚大多为1.5~3.0m。而对于埋件、钢筋密布的孔口部位,鉴于浇筑3.0m层厚存在温控及施工艰难情况,采取一次立模两次浇筑形式进行施工,每次浇筑1.5m。
(2)水泥层间歇期控制。对水泥层间歇期进行控制,使其不过短也不过长,对于1.0m层厚,层间间歇5d左右;对于1.5m层厚,层间间歇一般为7d左右;对于3.0m层厚,层间间歇为7~10d。
五、大坝水泥温度控制的计算
1. 水泥出机口温度和浇筑温度的计算。
(1)在运送过程中,存在搅拌楼转料和往吊罐转料,共转料两次,水泥运送时间一般取平均值为30min,可以根据以下公式进行相关的计算:
式中,TB,P为水泥入仓温度,T0为水泥出机口温度,Ta为水泥运送过程的空气温度。
(2)水泥的浇筑温度。其计算公式为:
式中,TP为水泥浇筑温度,TB,P是浇筑平仓振捣到上层遮盖前的所有时间,以120min为宜。通过计算,若舱面在喷雾的背景下,比外界空气温度低5℃。在高温季节,水泥的浇筑背景主要在6月,其均匀背景温度为18.5℃,浇筑温度分别为约束区12.9℃、非约束区14.8℃,基本满足预设要求。显然,其他月份也能满足预设要求。
(3)性能使得运送量遭受影响。通过对天然气、煤气管道内壁施行涂层,可以有效减少因年久失修导致的沉淀物增加的现象,对于彻底整理管道具备一定的匡助效用,能够很好地减少环境污染。通过减少管道内的沉淀物,可以减少管道的维修量,延长管道的运用时间,对于各类阀门及管件的使用时间的延长也有一定的推动效用。
2. 水泥内里无上温度计算。水泥内里无上温度计算取值:外界温度取月平均空气温度、养护水取月平均水温,冷却通水的水温取10℃,冷却水管长度为300m,冷却水管1.0m(浇筑层厚)×1.5m(水准间距)、1.5m(水准间距)×1.5m(浇筑层厚)、2.0m(浇筑层厚)×1.5m(水准间距)。本工程按《水泥拱坝预设规范》中相关要求进行计算,其天然散热时采用单向差分法计算。
六、结论
计算结果表明,大坝水泥所采取的水泥控制处理办法可以很好地满足设计要求,对于保证大坝浇筑质量具有重要作用,为同类工程的温控施工提供了参考。